李振启

摘  要：文章中所提到的新型镦头器包含壳体以及从左至右依次安装在壳体内腔中的压盖、阀体、镦头活塞、镦头模、夹具和锥形筒锚环;所述镦头模安装在镦头活塞靠近夹具一侧的端面上;所述夹具活动安装在锥形筒锚环内，该夹具是由三个圆心角为120°的扇形夹片组成，夹具的外形呈锥形且外侧壁与锥形筒锚环的内壁贴合;所述压盖的中部设有左右横穿压盖的第一油道，所述压盖的一端设有油槽;所述阀体内横向布置有两个单向阀，两个单向阀的准通方向相反;所述镦头活塞与壳体内壁之间密封安装有加紧活塞;所述镦头模的模心为圆柱型凹槽，所述壳体侧壁设有第二油道，所述第二油道的一端与镦头活塞退回时的工作腔连通，新型镦头器具有可靠性高，运行流畅，安装方便等特点。

关键词：金属材料;液压冷镦;工艺;机械制造

中图分类号：TG394 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2020）27-0119-03

Abstract： The new type upsetting device mentioned in this paper comprises a shell and a cover， a valve body， an upsetting piston， a upsetting die， a fixture and a conical cylinder anchor ring installed in the inner cavity of the shell from left to right; the upsetting die is installed on the end face of the upsetting piston near one side of the clamp. The fixture is movably installed in a conical cylinder anchor ring， which is composed of three fan-shaped clamps with a central angle of 120°， the shape of the fixture is tapered and the outer wall of the fixture is fitted with the inner wall of the conical cylinder anchor ring; the middle part of the cover is provided with a first oil channel which crosses the cover left and right， and one end of the cover is provided with an oil groove; two one-way valves are transversely arranged in the valve body， and the quasi-passing directions of the two one-way valves are opposite. A tightening piston is sealed between the upsetting piston and the inner wall of the shell; the die center of the upsetting die is a cylindrical groove， and the side wall of the shell is provided with a second oil channel， and one end of the second oil channel is communicated with the working cavity when the upsetting piston returns， and the new upsetting device has the advantages of high reliability， smooth operation， convenient installation and the like.

Keywords： metal materials; hydraulic cold heading; technology; mechanical manufacturing

引言

我单位（开封强力集团锚固技术股份有限公司）于2019年10月份接受用户委托，针对大批量销轴零件，以30CrMnTi圆柱棒料为毛坯原料，采用传统车削加工的方法，造成大量的原料损耗、成本偏高、生产效率偏低的问题。提出一种利用液压冷镦成形生产加工的工艺方法，设计一种专用新型镦头器代替原来的生产加工工艺。以达到减小原材料损耗、降低生产成本、提高生产效率的目的。

我单位（开封强力集团锚固技术股份有限公司），成立于1993年，为河南省高新技术企业，产品被评为“河南省优质产品”。2008年12月组建了开封强力预应力集团。公司实行科、工、貿一体化机制，研制、生产、销售各种预应力产品，面向全国铁路、公路、水电、高层建筑等系统进行全方位服务。目前主要研制生产各种预应力锚具、锚垫板、连接器、先张梁卡具及配套使用的各种类型千斤顶、各种型号的高压油泵、制管机、扁管机、灰浆泵、灰浆搅拌机、镦头器、挤压机等。产品广泛应用于国内大中型工程。我单位先后通过ISO9001质量管理体系认证、CRCC铁路产品认证、职业健康安全管理体系认证、环境管理体系认证。

镦头器是用于后张预应力混凝土构建中，制作高强度钢丝束镦头的专用设备;通常情况下，工程上采用的钢丝镦头器其最大可加工高强度钢丝束规格为Φ13mm。此次受用户委托针对大批量销轴零件设计专用镦头器，销轴零件采用Φ30mm的30CrMnTi为原材料其抗压强度和硬度都非常高，在不采用热处理降低原本硬度的情况下，直接采用液压冷镦成形其存在一定的技术难度。

所面临的问题也更加的复杂，因此需要优化镦头器的结构，提供一种具有可靠性高、运行流畅、安装方便等特点的新型镦头器。

1 技术难点

销轴零件选用直径为30毫米的30CrMnTi为原材质，其强度、淬透性都比20CrMnTi要高，但冲击韧性略低。主要用作渗碳钢，渗碳后可降温直接淬火，弯曲强度较高、耐磨性能好。

从以上的数据可以知道，30CrMnTi的抗拉强度非常高，其抗压强度一般3～4倍于抗拉强度。在不采用热处理的情况下，直接通过液压冷镦成形其存在一定的技术难度。

2 技术准备

针对30CrMnTi力学性能，通过查询《机械设计手册》计算达到30CrMnTi屈服强度的所需理论力值。以此为理论基础计算得到所需镦头器的挤压成形油缸的镦头活塞面积。以此类推计算各种结构部件尺寸。为此需要设计一种具有可靠性高，运行流畅，安装方便等特点的新型液压镦头器，以解决上述技术问题。

3 原理及技术规格

新型镦头器夹紧？覫30mm金属圆柱棒料（材质：30CrMnTi）其镦头动作利用高压油进行，其回程系利用回程高压油的压力。

新型镦头器结构稳定，其外形尺寸为？覫355×541mm。内有三个油缸，一为加紧油缸、一为镦头油缸、一为回程油缸，当高压油进入油缸时，加紧活塞先开始动作，当油压升至40MPa时，镦头即完成。然后即释放出顶油压，出顶锁紧阀门全部松开。打开回程油路，输入高压油使镦头器内的夹片松开。（注意：回程油压不得超过10MPa）

最后平行拿出镦好头的销轴零件。

4 应用范围

新型镦头器可用于冷镦？覫30mm的圆柱棒料（材质：30CrMnTi）。在冷镦时，目前采用ZB2×2/50型高压油泵，向镦头器内提供高压油，以此完成对销轴零件冷镦成形任务。

5 主要技术数据

6 试镦情况

新型镦头器试镦时，系利用我单位生产的ZB2×2/50型高压油泵提供高压油，该油泵的油压可达50MPa，试镦Φ30mm金属圆柱棒料（材质：30CrMnTi）时，当油压达到40MPa时最佳。镦头形状呈圆柱型，满足技术要求。

7 详细信息

新型镦头器包含壳体以及从左至右依次安装在壳体内腔中的压盖、阀体、镦头活塞、镦头模、夹具和锥形筒锚环;所述镦头模安装在镦头活塞靠近夹具一侧的端面上;所述夹具活动安装在锥形筒锚环内，该夹具是由三个圆心角为120°的扇形夹片组成，夹具的外形呈锥形且外侧壁与锥形筒锚环的内壁贴合;所述压盖的中部设有左右横穿压盖的第一油道，所述压盖的一端设有油槽;所述阀体内横向布置有两个单向阀，两个单向阀的准通方向相反;所述镦头活塞与壳体内壁之间密封安装有加紧活塞;所述镦头模的模心为圆柱型凹槽，所述壳体侧壁设有第二油道，所述第二油道的一端与镦头活塞退回时的工作腔连通，DTQ-30镦头器具有可靠性高，运行流畅，安装方便等特点。

有益效果：新型镦头器，通过夹具等分成三个夹片，夹具向锥形筒一侧移动，三个夹片在锥形筒内壁的限制下抱紧，进而保证装夹稳固，配合镦头模的顶推动作使得金属棒料一端屈服变形成模心的形状;通过设置第一油口和第二油口分别连接镦头活塞的两个工作腔，控制第一油口和第二油口的进油顺序，可以实现镦头活塞的双向运动，进而提高金属棒料镦头加工的效率;通过在压盖一端设置油槽，可以增大推动镦头活塞的油液流量，使得镦头活塞启动迅捷;通过分别在阀体与镦头活塞之间的连接部位设计相配合的突出部和凹槽，进而提高镦头活塞运动的精度;镦头模的模心为圆柱型且尺寸为Φ40mm深度5mm，使得加工出的镦头直径最高可达到Φ40mm，进而满足了销轴零件的技术要求。

新型镦头器的使用方法是：

首先，将待加工的圆柱棒料穿过夹具孔并且待加工金属棒料的一端抵住镦头模圆柱型模心端面，紧接着，夹具夹紧待加工的金属棒料，外接油泵通过油管连接第一油道（出顶油路）的一端，打开油泵，高压油液依次通过第一油道、油槽、阀体、凹槽，进而推动镦头活塞和镦头模向夹具方向运动，此过程中，三个扇形夹片在锥形筒锚环内壁的限制下沿径向收缩，进而锁紧待加工金属棒料，当油液压力达到镦头压力时，待加工金属棒料的一端屈服变形成镦头模凹模的形状，进而镦头加工完成，进一步的，关闭与第一油道连接的油泵，打开与第二油道（回程油路）相连的油泵，进而高压油液由第二油道进入镦头活塞的工作腔，带动镦头活塞退回，进而在弹簧的弹力下打开夹具夹片，取出加工好的销轴零件，完成加工任务。

注意事项：

（1）所用高压油液，建议（冬季）使用L-HM32号液压油，（夏季）使用L-HM46号液压油。严寒或酷热地区可作适当调整，油液应保持清洁，定期更换。

（2）使用新油管前，管内应用新油冲洗，也可用油泵中的油冲洗，清洁后方能与新型镦头器连接。

（3）如冷镦后销轴零件取不出来时，可能因头形过大引起，可将锥形筒锚环拧松几扣，直到取出销轴零件，然后再将锚环拧紧。

（4）产生滑丝现象时，应检查夹片是否损坏或磨损，及时调换夹片。

（5）定期清理积存在锚环中的锈粉，并在锚环内壁涂润滑脂。

8 结束语

新型镦头器结构合理，可靠性高，运行流畅，安装方便，通过试镦试验，结果表明可以满足用户所提出的技术要求，有效解决了客户所提出的问题。达到了减小原材料损耗、降低生产成本、提高生产效率的目的。

同時在工程建设领域，复杂化程度的不断增大，所面临的问题也更加多样化，其中对大型号高强度钢丝束的需求也不断增加，也同样需要一种新型镦头器，所以说对液压冷镦成形技术的研究与应用是很有必要的。

参考文献：

[1]机械设计手册（第一卷）[M].第六版.化学工业出版社，2016.

[2]机械设计手册（第二卷）[M].第六版.化学工业出版社，2016.

[3]机械设计手册（第四卷）[M].第六版.化学工业出版社，2016.

[4]GB/T197.普通螺纹公差[S].

[5]GB/T9969.工业产品使用说明书总则[Z].

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[7]Q/KQL 001-2016.开封强力集团锚固技术股份有限公司企业标准[S].